По методу главной магистрали

На рис. 5.6. представлена аксонометрическая схема системы водоснабжения, представляющая собой сложное соединение трубопроводов. Приведенные эпюры потерь напора на участках и требуемые высоты подъема жидкости в узловых точках наглядно показывают необходимый напор насоса H_Н для преодоления гидравлического сопротивления сети при заданных расходах Q, подаваемых потребителям.

В представленной сети можно выделить ряд магистралей, т.е. совокупностей трубопроводов, по которым жидкость от источника подается к конкретному потребителю. Очевидно, что число магистралей равно количеству потребителей:

1) 1 – 2 – 3 – 4 – 5;   2) 6 – 2 – 3 – 4 – 5; 3) 7 – 3 – 4 – 5;         

4) 10 – 8 – 4 – 5;       5) 9 –8 – 4 – 5.

Исходя из представленных на рис. 5.6напоров в узловых точках сети (A, B, C, D), следует, что потребный напор во всех магистралях одинаков и равен напору, развиваемому насосом

 

    H _Н = H _М + |– H _В | = H _С =

= H ₁ + H ₂ + | – H_BC | + D h ₁ + D h ₂ + D h ₃ + D h ₄ + |– D h ₅ | =

= H ₁ + |– H_BC | + D h ₆ + D h ₂ + D h ₃ + D h ₄ + |– D h ₅ | =

= H ₁ + |– H_BC | + D h ₇ + D h ₃ + D h ₄ +|– D h ₅ |=                             

= H ₁ + |– H_BC | + D h ₁₀ + D h ₈ + D h ₄ + |– D h ₅ | =

= H ₁ + |– H_BC | + D h ₉ + D h ₈ + D h ₄ + |– D h ₅ | = H _{Г i} + ∑ D h_i,

 

где H _М , H _В  – манометрический и вакуумметрический напоры насоса; H _{Г i} – высота геометрического подъема жидкости по данной магистрали, ∑ D h_i – суммарные потери напора в участках i –ой магистрали. 

 

  Гидравлический расчет сети сводится к следующему.

Определив динамический напор в сечении участка

,

рассчитывают потери напора на 1 погонный метр длины трубопровода

 

и далее полные потери напора

 

.                                                   (5.16)

5. Выбирают требуемые диаметры в участках, подключенных параллельно к главной магистрали. Выбранный диаметр должен обеспечить потери напора на участке приблизительно равные (отклонение ±10%) располагаемому напору в точке подключения участка к главной магистрали. Под располагаемым напором понимают сумму потерь напора в участках главной магистрали от потребителя до указанной точки с учетом высоты подъема жидкости по данным участкам.

Расчет проводят следующим образом: задавшись диаметром d определяют скорость J, причем ее значение не обязательно должно соответствовать рекомендуемому, далее используя рассчитывают потери напора на участке и проверяют их соответствие располагаемому напору, при несоответствии расчет повторяют, приняв другое значение диаметра.

 

 

Рис. 5.6. Схема системы водоснабжения

Если потери напора D h ₁ и D h ₂, определенные для соседних стандартных диаметров труб d ₁ и d ₂, не соответствуют располагаемому напору h _р, причем отклонения имеют различный знак:

 

%,  %,          (5.11)

то участок необходимо сделать составным, т.е. состоящим из двух диаметров труб d ₁ и d ₂ (рис.3, участок 6). При общей длине участка L, длины составляющих трубопроводов L ₁ и L ₂ можно найти, решив систему уравнений

 

                                           (5.12)

Таблица

Результаты гидравлического расчета системы водоснабжения (рис.5.6.) при H ₂ = 5 м

 

 

№ Участка	Расход Q, м3/ч	Диаметр трубо­провода d, м м	Длина трубо­провода L, м	Скорость J, м/с	Число Рейнольдса, R е	Коэффициент трения l	Динамический напор h д, м	Удельные поте­ри напора R, м	Полные потери напора D h, м	Отклонение от располагаемого напора, %
1	2,5	32	20	0,86	27645	0,025	0,038	0,029	0,64
2	5	40	15	1,11	44232	0,022	0,062	0,034	0,56
3	7,5	50	25	1,06	53079	0,021	0,057	0,024	0,66
4	12.5	50	20	1,77	88464	0,018	0,160	0,058	1,29
5	12.5	65	4	1,05	68049	0,02	0,056	0,017	0,07
Главная магистраль: 1 - 2 – 3 - 4 -5									3,22
6.1	2,5	20	19	2,21	44232	0,022	0,249	0,272	5,67
6.2	2,5	32	11	0,86	27645	0,025	0,038	0,029	0,35
6	Составной участок								6,03	-6,9
7	2,5	15	5	3,39	58976	0,020	0,788	1,065	5,86	+5,5
8	5	32	10	1,73	55290	0,021	0,152	0,098	1,08
9	2,5	20	20	2,21	44232	0,022	0,249	0,272	5,97
Дополнительная магистраль: 8–9									7,05	-2,5
10	2,5	15	5	3,93	58976	0,020	0,788	1,065	5,86	+1,8

Применительно к схеме, изображенной на рис. 5.6, будут справедливы следующие выражения по отношению к располагаемым напорам в точках А, В, С, D:

          ,

          ,

          ,                   

           ,

          .

Результаты проведенных расчетов заносят в сводную таблицу гидравлического расчета.

Контрольные вопросы

 

1. Какие три основные задачи рассматриваются при расчете трубо­проводов?

2. В чем заключается сущность графоаналитического метода расчета трубопроводов и какие задачи им решаются?

3. Какие признаки позволяют предположить ламинарное движение жидкости или квадратичную зону гидравлического сопротивления?

4. Что называется гидравлической характеристикой трубопроводов и каков принцип ее построения?

5. Чем отличают параллельное и последовательное соединения трубопроводов?

6. Какую из магистралей принимают в качестве главной?

7. Какое основное условие при расчете участков главной магистрали?

8. Какое основное условие при расчете участков, подключенных к главной магистрали главной магистрали?